La nube de la bomba atómica sobre Nagasaki de Koyagi-jima en 1945 fue una de las primeras detonaciones nucleares que tuvo lugar en este mundo. Después de décadas de paz, Corea del Norte está detonando bombas nuevamente. Crédito: Hiromichi Matsuda.

La ciencia sabe si una nación está probando bombas nucleares

¿Terremoto? ¿Explosión nuclear? ¿Fisión o fusión? Lo sabemos, incluso si los líderes mundiales mienten.

"Corea del Norte ha enseñado una gran lección a todos los países del mundo, especialmente a los países rebeldes de dictaduras o lo que sea: si no quieres que Estados Unidos te invada, consigue algunas armas nucleares". -Michael Moore

En el escenario internacional, hay pocas cosas más aterradoras para el mundo en general que la inminente posibilidad de una guerra nuclear. Muchas naciones tienen la bomba, algunas con bombas de solo fisión, otras han logrado la fusión nuclear más mortal, pero no todos declaran públicamente lo que tienen. Algunos detonan dispositivos nucleares mientras lo niegan; otros afirman poseer bombas de fusión cuando no tienen la capacidad. Gracias a una comprensión profunda de la ciencia, la Tierra, y cómo las ondas de presión viajan a través de ella, no necesitamos una nación veraz para descubrir la historia real.

Una foto de Kim Jong-Un, publicada solo semanas antes de la detonación nuclear más reciente de Corea del Norte. Muestra al líder de la nación en la granja Catfish en un lugar no revelado en Corea del Norte. Crédito de la imagen: KNS / AFP / Getty Images.

En enero de 2016, el gobierno de Corea del Norte afirmó que detonaron una bomba de hidrógeno, que prometieron usar contra cualquier agresor que amenazara a su país. Aunque los medios de comunicación mostraron fotografías de nubes de hongos junto con sus informes, esos no son parte de las pruebas nucleares modernas; eso fue material de archivo. La radiación que se libera a la atmósfera es peligrosa y sería una clara violación del Tratado de Prohibición Completa de Pruebas Nucleares de 1996. Entonces, lo que generalmente hacen las naciones, si quieren probar armas nucleares, es hacerlo donde nadie puede detectar la radiación: en las profundidades subterráneas.

En Corea del Sur, la información sobre la situación es grave, pero inexacta, ya que las nubes de hongos que se muestran tienen décadas de antigüedad y son imágenes no relacionadas con las pruebas de Corea del Norte. Crédito de la imagen: Yao Qilin / Xinhua Press / Corbis.

Puede detonar una bomba en cualquier lugar que desee: en el aire, bajo el agua en el océano o el mar, o bajo tierra. Los tres son detectables en principio, aunque la energía de la explosión se "amortigua" por cualquier medio que atraviese.

  • El aire, siendo el menos denso, hace el peor trabajo de amortiguar el sonido. Las tormentas eléctricas, las erupciones volcánicas, los lanzamientos de cohetes y las explosiones nucleares emiten no solo las ondas de sonido a las que nuestros oídos son sensibles, sino también ondas infrasónicas (de onda larga, baja frecuencia) que, en el caso de una explosión nuclear, son tan enérgicas que los detectores de todo el el mundo lo sabría fácilmente.
  • El agua es más densa y, por lo tanto, aunque las ondas de sonido viajan más rápido en el medio del agua que en el aire, la energía se disipa más sustancialmente en la distancia. Sin embargo, si una bomba nuclear es detonada bajo el agua, la energía liberada es tan grande que las ondas de presión generadas pueden ser fácilmente captadas por los detectores hidroacústicos que muchas naciones han desplegado. Además, no hay fenómenos naturales acuáticos que puedan confundirse con una explosión nuclear.
  • Entonces, si un país quiere tratar de "ocultar" una prueba nuclear, su mejor opción es realizar la prueba bajo tierra. Mientras que las ondas sísmicas generadas pueden ser muy fuertes debido a una explosión nuclear, la naturaleza tiene un método aún más fuerte de generación de ondas sísmicas: ¡terremotos! La única forma de distinguirlos es triangular la ubicación exacta, ya que los terremotos solo ocurren muy, muy raramente a una profundidad de 100 metros o menos, mientras que las pruebas nucleares (hasta ahora) siempre se han producido a poca distancia bajo tierra.

Con este fin, los países que han verificado el Tratado de Prohibición de Pruebas Nucleares han establecido estaciones sísmicas en todo el mundo para detectar cualquier prueba nuclear que ocurra.

Sistema internacional de monitoreo de pruebas nucleares, que muestra los cinco tipos principales de pruebas y las ubicaciones de cada estación. En total, hay 337 estaciones activas en la actualidad. Crédito de la imagen: CTBTO.

Es este acto de monitoreo sísmico el que nos permite sacar conclusiones sobre cuán poderosa fue una explosión, así como también en qué lugar de la Tierra, en tres dimensiones, ocurrió. El evento sísmico de Corea del Norte que ocurrió en 2016 se detectó en todo el mundo; Hay 337 estaciones de monitoreo activas en toda la Tierra que son sensibles a eventos como este. Según el Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS), se produjo un evento en Corea del Norte el 6 de enero de 2016, que fue el equivalente a un terremoto de magnitud 5.1, que tuvo lugar a una profundidad de 0.0 kilómetros. Con base en la magnitud del terremoto y las ondas sísmicas que se detectaron, ambos podemos reconstruir la cantidad de energía que liberó el evento, alrededor del equivalente a 10 kilotones de TNT, y determinar si es probable que sea un evento nuclear o no.

Gracias a la sensibilidad de las estaciones de monitoreo, la profundidad, la magnitud y la ubicación de la explosión que causó el temblor de la Tierra el 6 de enero de 2016 pueden estar bien establecidos. Crédito de la imagen: United States Geological Survey, a través de http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eventpage/us10004bnm#general_map.

La verdadera clave, más allá de la evidencia circunstancial de la magnitud y profundidad del terremoto, proviene de los tipos de ondas sísmicas generadas. Genéricamente, hay ondas S y ondas P, donde la S representa secundaria o cortante, mientras que P representa primaria o presión. Se sabe que los terremotos generan ondas S muy fuertes en comparación con las ondas P, mientras que las pruebas nucleares generan ondas P mucho más fuertes. Ahora, Corea del Norte afirmó que se trataba de una bomba de hidrógeno (fusión), que es mucho, mucho más mortal que las bombas de fisión. Mientras que la energía liberada por un arma de fusión basada en uranio o plutonio es típicamente del orden de 2 a 50 kilotones de TNT, una bomba H (o bomba de hidrógeno) puede tener liberaciones de energía que son mil veces más grandes, con el récord retenido por la prueba de la Unión Soviética de 1961 del zar Bomba, con 50 Megatones de TNT de energía liberada.

La explosión de la Bomba Zar de 1961 fue la detonación nuclear más grande que se haya producido en la Tierra, y es quizás el ejemplo más famoso de un arma de fusión jamás creada. Crédito de la imagen: Andy Zeigert / flickr.

El perfil de las olas recibidas en todo el mundo nos dice que no fue un terremoto. Entonces sí, Corea del Norte probablemente detonó una bomba atómica. Pero, ¿fue una bomba de fusión o una bomba de fisión? Hay una gran diferencia entre los dos:

  • Una bomba de fisión nuclear toma un elemento pesado con muchos protones y neutrones, como ciertos isótopos de uranio o plutonio, y los bombardea con neutrones que tienen la posibilidad de ser capturados por el núcleo. Cuando se produce la captura, crea un nuevo isótopo inestable que se disociará en núcleos más pequeños, liberando energía y también neutrones libres adicionales, permitiendo que ocurra una reacción en cadena. Si la configuración se realiza correctamente, un gran número de átomos puede sufrir esta reacción, convirtiendo cientos de miligramos o incluso gramos de materia en energía pura a través de E = mc² de Einstein.
  • Una bomba de fusión nuclear toma elementos ligeros, como el hidrógeno, y bajo enormes energías, temperaturas y presiones, hace que estos elementos se combinen en elementos más pesados ​​como el helio, liberando aún más energía que una bomba de fisión. Las temperaturas y presiones requeridas son tan grandes que la única forma en que hemos descubierto cómo crear una bomba de fusión es rodear un gránulo de combustible de fusión con una bomba de fisión: solo esa enorme liberación de energía puede desencadenar la reacción de fusión nuclear que necesitamos para liberar toda esa energía. Esto puede convertir hasta un kilogramo de materia en energía pura en la etapa de fusión.
La similitud entre las pruebas de fisión nuclear conocidas y una prueba de fisión sospechosa es inconfundible. A pesar de las afirmaciones que se hacen, la evidencia revela la verdadera naturaleza de estos dispositivos. Tenga en cuenta que las etiquetas Pn y Pg están al revés, detalles que quizás solo un geofísico notaría. Crédito de la imagen: Alex Hutko en Twitter, a través de https://twitter.com/alexanderhutko/status/684588344018206720/photo/1.

En términos de rendimiento energético, simplemente no hay forma de que el terremoto de Corea del Norte haya sido causado por una bomba de fusión. Si lo fuera, sería, con mucho, la reacción de fusión de energía más baja y más eficiente jamás creada en el planeta, y lo haría de una manera que incluso los teóricos no estén seguros de cómo podría ocurrir. Por otro lado, hay amplia evidencia de que esto no era más que una bomba de fisión, ya que el resultado de esta estación sísmica, publicado y registrado por el sismólogo Alexander Hutko, muestra la increíble similitud entre la bomba de fisión de Corea del Norte de 2013 y la explosión de 2016.

La diferencia entre los terremotos naturales, cuya señal promedio se muestra en azul, y una prueba nuclear, como se muestra en rojo, no deja ambigüedad en cuanto a la naturaleza de tal evento. Crédito de la imagen: 'Sleuthing Seismic Signals', Science and Technology Review, marzo de 2009.

En otras palabras, todos los datos que tenemos apuntan a una conclusión: el resultado de esta prueba nuclear es que tenemos una reacción de fisión, sin indicios de una reacción de fusión. No importa si fue porque una etapa de fusión fue diseñada y falló, o porque la idea de que Corea del Norte tenía una bomba de fusión fue diseñada para ser una artimaña intimidante, ¡esto definitivamente no fue un terremoto! Las ondas S y P demuestran que Corea del Norte está detonando armas nucleares, en violación del derecho internacional, pero las lecturas sísmicas, a pesar de sus increíbles ubicaciones remotas, nos dicen que no era una bomba de fusión. Corea del Norte tiene tecnología nuclear de la década de 1940, pero no más. Todas sus pruebas han sido mera fisión, no fusión. Incluso cuando los líderes mundiales mienten, la Tierra nos dirá la verdad.

Starts With A Bang ahora está en Forbes y se volvió a publicar en Medium gracias a nuestros seguidores de Patreon. Ethan es autor de dos libros, Beyond The Galaxy, y Treknology: The Science of Star Trek desde Tricorders hasta Warp Drive.